一种适用于内高压成形生产的合模压机及内高压成形工艺

摘要

本发明公开了一种适用于内高压成形生产的合模压机及内高压成形工艺，涉及管材成形制造技术领域，包括模具，所述模具包括相互匹配的上模和下模，所述上模和所述下模之间用于放置管坯，所述模具分为若干区域，所述模具通过主缸和侧缸施加总合模力，所述主缸和所述侧缸产生的总合模力与所述模具受到的管坯成形产生的开模力的差值恒定且方向一致。本发明的合模压机可生产的零件适应范围广，并有效解决了多件内高压成形生产中合模压机的加载偏载问题，降低了模具变形，有效延长了模具寿命，提高了零件尺寸精度，增加了产品合格率。

说明书

技术领域

本发明涉及管材成形制造技术领域，特别是涉及一种适用于内高压成形生产的合模压机及内高压成形工艺。

背景技术

汽车轻量化是实现汽车节能减排最直接、最有效的途径。实现轻量化的主要途径之一是将构件结构设计为空心变截面结构。而内高压成形是制造空心变截面构件的先进技术，具有质量轻、整体性好，刚度和疲劳性能高等优点，已经广泛应用于生产汽车轻量化构件，如底盘、车身和排气管件等。

内高压成形技术是利用流体压力作用于管坯内部，使管坯在内部流体压力的作用下贴覆模具型腔，由此制造出在轴线方向具有不同截面形状的管状零件，而零件轴线的空间布局可以是U形的，也可以是直管类零件。合模压机是内高压成形工艺的关键部分，其功能是保证在整个成形过程中，对模具施加合模力，抵消掉成形管坯对模具的作用反力即开模力，使得模具紧密闭合，不会发生分缝造成零件出现飞边或破裂。

从扩大产能、提升效率、提高投资性价比的角度出发，目前的内高压成形逐渐由单件生产模式向多件生产模式方向发展，新增加产线几乎均一致要求可满足双件甚至多件生产需求，具体到对合模压机的要求可归纳为：

1)内高压产线需要满足可同时生产多种轴线空间布局零件，即可生产U形零件，又可生产直管类零件，甚至U形和直管类零件复合生产。

2)内高压成形零件对模具的开模力是由其成形工艺决定的，主要是由其成形内压决定的，是实时变化的。各个零件的变化程度由于成形工艺的不同而各不相同，这就导致了在多件内高压成形生产中，多种成形零件对模具的开模力，具体表现为大小和分布都是实时变化的，因此合模压机加载的总合模力的大小和分布也需要随之实时变化。

3)在多件内高压成形生产中，如果发生某个零件成形中破裂，而其他的零件成形工艺性完好，则此时所有成形零件对模具的开模力将发生急剧的分布偏移，合模压机的合模力控制策略应适应这种工况。

目前常规用于内高压成形的合模压机的控制油缸布局模式采用单一或单轴线布局，而合模力加载模式采用所有控制油缸同步同压加载，即滑块的合模力加载中心始终为滑块的中心，因此常规合模压机无法满足以上几项技术要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于内高压成形生产的合模压机及内高压成形工艺，有效解决了多件内高压成形生产中合模压机的加载偏载问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种适用于内高压成形生产的合模压机，包括模具，所述模具包括相互匹配的上模和下模，所述上模和所述下模之间用于放置管坯，所述模具分为若干区域，所述模具通过主缸和侧缸施加总合模力，所述主缸和所述侧缸产生的总合模力与所述模具受到的管坯成形产生的开模力的差值恒定且方向一致。

优选地，所述适用于内高压成形生产的合模压机包括上横梁和下横梁，所述上横梁和所述下横梁之间设置有若干立柱，所述主缸的缸体和所述侧缸的缸体均固定在所述上横梁上，所述主缸的活塞端与所述侧缸的活塞端均通过滑块与所述上模连接，所述滑块与所述立柱滑动连接，所述下模设置在所述下横梁的工作台上。

优选地，所述模具中包括至少一组用于放置管坯的型腔组，各所述型腔组包括两个型腔，各所述型腔用于放置一个管坯，各所述型腔组对应的所述区域为四个，四个所述区域在各所述型腔组的投影按照田字形中心对称设置，各所述区域的合模力与相应所述区域的受到的管坯成形产生的开模力差值恒定且方向一致。

优选地，四个所述区域分别为第一区域、第二区域、第三区域和第四区域，所述第一区域和所述第二区域与同一个所述型腔组的一个所述型腔对应，所述第三区域和所述第四区域与同一个所述型腔组的另一个所述型腔对应。

优选地，同一个所述型腔组的两个所述型腔沿所述第一区域和所述第三区域的分界线对称设置，各所述型腔沿所述第一区域和所述第二区域的分界线对称设置。

优选地，四个所述区域分别对应一个所述主缸，四个所述区域的所述主缸关于四个所述区域在各所述型腔组的投影的中心点对称设置，所述第一区域对应的所述主缸与所述第三区域对应的所述主缸沿所述第一区域和所述第三区域的分界线对称设置，所述第二区域对应的所述主缸与所述第四区域对应的所述主缸沿所述第二区域和所述第四区域的分界线对称设置；

各所述主缸分别通过一第一控制阀进行控制，所述第一控制阀与所述主缸连通的第一管路上设置有压力传感器。

优选地，四个所述区域对应两个所述侧缸，两个所述侧缸的中心均位于四个所述区域在各所述型腔组的投影的中线上，一个所述侧缸对应所述型腔组的一端，另一个所述侧缸对应所述型腔组的另一端。

优选地，两个所述侧缸的第一油腔通过第二管路连通，两个所述侧缸的第二油腔通过第三管路连通，所述第二管路和所述第三管路通过第四管路连通，所述第四管路上设置有第二控制阀。

优选地，同一个管坯在所述第一区域的投影面积为S

各所述区域的管坯成形产生的开模力T

所述第一区域的管坯成形产生的开模力为T

所述第二区域的管坯成形产生的开模力为T

所述第三区域的管坯成形产生的开模力为T

所述第四区域的管坯成形产生的开模力为T

则各所述区域内的合模力T

所述第一区域的合模力为T

所述第二区域的合模力为T

所述第三区域的合模力为T

所述第四区域的合模力为T

其中，T

考虑所述侧缸的初始合模力对各所述区域内合模力的影响，则各所述区域内的所述主缸实际合模力控制值T

当T

当T

其中，T

本发明还提供了一种采用所述适用于内高压成形生产的合模压机的内高压成形工艺，包括以下步骤：

S1：合模阶段：控制侧缸使得模具合模，当模具合模完成后，通过侧缸加载初始合模力，此时主缸处于卸载状态；

S2：填充阶段：向管坯内部填充流体，侧缸保持加载初始合模力，主缸保持卸载状态；

S3：成形阶段：侧缸保持加载初始合模力，各个主缸按合模力设定值进行闭环控制加载；

S4：整形阶段：侧缸保持加载初始合模力，主缸按合模力设定值保持当前合模力；

S5：卸压阶段：侧缸保持加载初始合模力，主缸按合模力设定值进行闭环控制卸载直至为零，然后侧缸卸载；

S6：开模阶段：控制侧缸进行开模，此时主缸处于卸载状态。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明的合模压机可生产的零件适应范围广，并有效解决了多件内高压成形生产中合模压机的加载偏载问题，降低了模具变形，有效延长了模具寿命，提高了零件尺寸精度，增加了产品合格率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的适用于内高压成形生产的合模压机示意图；

图2为本发明的适用于内高压成形生产的合模压机主视图；

图3为本发明的适用于内高压成形生产的合模压机俯视图；

图4为本发明的区域划分及主缸、侧缸布局位置示意图；

图5为本发明的主缸、侧缸控制示意图；

图6为采用本发明生产双直管类零件区域划分示意图；

图7a为一个双直管的成形工艺内压曲线图；

图7b为另一个双直管的成形工艺内压曲线图；

图8为采用本发明生产双直管类零件时单个侧缸的合模力曲线图；

图9a为本发明的采用本发明生产双直管类零件时第一区域的合模力与开模力对比曲线图；

图9b为本发明的采用本发明生产双直管类零件时第二区域的合模力与开模力对比曲线图；

图9c为本发明的采用本发明生产双直管类零件时第三区域的合模力与开模力对比曲线图；

图9d为本发明的采用本发明生产双直管类零件时第四区域的合模力与开模力对比曲线图；

图10a为本发明的采用本发明生产双直管类零件时第一区域的主缸的实际合模力曲线图；

图10b为本发明的采用本发明生产双直管类零件时第二区域的主缸的实际合模力曲线图；

图10c为本发明的采用本发明生产双直管类零件时第三区域的主缸的实际合模力曲线图；

图10d为本发明的采用本发明生产双直管类零件时第四区域的主缸的实际合模力曲线图；

图11为采用本发明生产双U形管类零件区域划分示意图；

其中：100-适用于内高压成形生产的合模压机，1-上横梁，2-下横梁，3-立柱，4-主缸，5-侧缸，6-滑块，7-工作台，8-模具，9-型腔，10-第一区域，11-第二区域，12-第三区域，13-第四区域，14-第一控制阀，15-第一管路，16-压力传感器，17-第一油腔，18-第二管路，19-第二油腔，20-第三管路，21-第四管路，22-第二控制阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种适用于内高压成形生产的合模压机及内高压成形工艺，有效解决了多件内高压成形生产中合模压机的加载偏载问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-图10d所示：本实施例提供了一种适用于内高压成形生产的合模压机100，包括模具8，模具8包括相互匹配的上模和下模，上模和下模之间用于放置管坯，模具8分为若干区域，模具8通过主缸4和侧缸5施加总合模力，主缸4和侧缸5产生的总合模力与模具8受到的管坯成形产生的开模力的差值恒定且方向一致。本实施例的合模压机的合模力加载模式采用分区域控制策略，使得主缸4和侧缸5产生的总合模力与模具8受到的管坯成形产生的开模力的差值恒定且方向一致，可有效解决合模压机在多件内高压成形生产中，由于管坯成形形状和成形工艺的不同而导致的加载偏载，降低模具8的变形，有效延长模具8的寿命，提高零件尺寸精度，增加产品合格率。

本实施例中，主缸4为柱塞油缸，侧缸5为活塞油缸。

本实施例中，适用于内高压成形生产的合模压机100包括上横梁1和下横梁2，上横梁1和下横梁2之间设置有若干立柱3，主缸4的缸体和侧缸5的缸体均固定在上横梁1上，主缸4的活塞端与侧缸5的活塞端均通过滑块6与上模连接，主缸4的活塞端与侧缸5的活塞端均通过螺钉与滑块6连接，滑块6与立柱3滑动连接，下模设置在下横梁2的工作台7上。

本实施例中，侧缸5负责滑块6回程及快速合模，并提供内高压成形工艺所需的初始合模力。

本实施例中，模具8中包括至少一组用于放置管坯的型腔组，各型腔组包括两个型腔9，各型腔9用于放置一个管坯，各型腔组对应的区域为四个，四个区域在各型腔组的投影按照田字形中心对称设置，各区域的合模力与相应区域的受到的管坯成形产生的开模力差值恒定且方向一致。

本实施例中，四个区域分别为第一区域10、第二区域11、第三区域12和第四区域13，第一区域10和第二区域11与同一个型腔组的一个型腔9对应，第三区域12和第四区域13与同一个型腔组的另一个型腔9对应。

本实施例中，同一个型腔组的两个型腔9沿第一区域10和第三区域12的分界线对称设置，各型腔9沿第一区域10和第二区域11的分界线对称设置。

本实施例中，四个区域分别对应一个主缸4，四个区域的主缸4关于四个区域在各型腔组的投影的中心点对称设置，第一区域10对应的主缸4与第三区域12对应的主缸4沿第一区域10和第三区域12的分界线对称设置，第二区域11对应的主缸4与第四区域13对应的主缸4沿第二区域11和第四区域13的分界线对称设置；

各主缸4分别通过一第一控制阀14进行控制，第一控制阀14与主缸4连通的第一管路15上设置有压力传感器16，第一控制阀14为比例三通阀，每个主缸4由一个第一控制阀14和压力传感器16组成闭环控制，负责主缸4加载合模力。

本实施例中，四个区域对应两个侧缸5，两个侧缸5的中心均位于四个区域在各型腔组的投影的中线上，一个侧缸5对应型腔组的一端，另一个侧缸5对应型腔组的另一端。

本实施例中，两个侧缸5的第一油腔17通过第二管路18连通，两个侧缸5的第二油腔19通过第三管路20连通，第二管路18和第三管路20通过第四管路21连通，第四管路21上设置有第二控制阀22，第二控制阀22为比例四通阀。

本实施例以生产双直管类零件为例，对实施例的合模力控制策略予以说明：

一个管坯与第一区域10和第二区域11对应，另一个管坯与第三区域12和第四区域13对应，各型腔组的投影的中线为图6中第一区域10和第三区域12的分界线。

本实施例中，一个管坯(零件Ⅰ)在第一区域10的投影面积为S

各区域的管坯成形产生的开模力T

第一区域10的管坯成形产生的开模力为T

第二区域11的管坯成形产生的开模力为T

第三区域12的管坯成形产生的开模力为T

第四区域13的管坯成形产生的开模力为T

则各区域内的合模力T

第一区域10的合模力为T

第二区域11的合模力为T

第三区域12的合模力为T

第四区域13的合模力为T

其中，T

考虑侧缸5的初始合模力对各区域内合模力的影响，则各区域内的主缸4实际合模力控制值T

当T

当T

其中，T

单个侧缸5的合模力曲线如图8所示，其中负值表示回程力。

实施例二

本实施例以生产双U形管类零件为例，对实施例的合模力控制策略予以说明：

如图11所示，一个管坯与第一区域10和第二区域11对应，另一个管坯与第三区域12和第四区域13对应，各型腔组的投影的中线为图11中第一区域10和第二区域11的分界线。

本实施例中，一个管坯在第一区域10的投影面积为S

各区域的管坯成形产生的开模力T

第一区域10的管坯成形产生的开模力为T

第二区域11的管坯成形产生的开模力为T

第三区域12的管坯成形产生的开模力为T

第四区域13的管坯成形产生的开模力为T

则各区域内的合模力T

第一区域10的合模力为T

第二区域11的合模力为T

第三区域12的合模力为T

第四区域13的合模力为T

其中，T

考虑侧缸5的初始合模力对各区域内合模力的影响，则各区域内的主缸4实际合模力控制值T

当T

当T

其中，T

实施例三

本发明还提供了一种采用实施例一或实施例二的适用于内高压成形生产的合模压机100的内高压成形工艺，包括以下步骤：

S1：合模阶段：通过第二控制阀22控制侧缸5，使得滑块6带动模具8合模，当模具8合模完成后，通过侧缸5加载初始合模力，此时通过第一控制阀14控制各个主缸4处于卸载状态；

S2：填充阶段：向管坯内部填充流体，侧缸5保持加载初始合模力，各个主缸4保持卸载状态；

S3：成形阶段：侧缸5保持加载初始合模力，通过第一控制阀14及压力传感器16对各个主缸4按合模力设定值进行闭环控制加载；

S4：整形阶段：侧缸5保持加载初始合模力，各个主缸4按合模力设定值保持当前合模力；

S5：卸压阶段：侧缸5保持加载初始合模力，通过第一控制阀14及压力传感器16对各个主缸4按合模力设定值进行闭环控制卸载直至为零，然后通过第二控制阀22控制侧缸5卸载；

S6：开模阶段：通过第二控制阀22控制侧缸5，使得滑块6进行开模，此时通过第一控制阀14控制各主缸4处于卸载状态。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。